Question

全釩液流儲能電池，是利用不同價態(tài)離子對的氧化還原反應來實現(xiàn)化學能和電能相互轉(zhuǎn)化的裝置．現(xiàn)將釩的相關(guān)化合物溶解在pH=1的稀硫酸中，按下圖組裝一個模擬電池．
注：（1）如圖中的離子對1為V²⁺（紫色）/V³⁺（綠色）；離子對2為VO²⁺ （藍色）/VO₂⁺（黃色）；
（2）質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子通過．
（1）當左槽溶液逐漸由黃變藍，其電極反應式為

 

，此時連接兩惰性電極的部分是

 

（填序號：A、外接電源；B、負載），右槽中溶液的顏色逐漸變?yōu)?div id="tbl777d" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

色．
（2）在這個二次電池中，氫離子的作用是

 

和

 

；若充電時回路中共轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為1.204×10²³個，則左槽溶液中n（H⁺）的變化量為

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）左槽溶液逐漸由黃變藍，VO₂⁺轉(zhuǎn)變?yōu)閂O²⁺，發(fā)生還原反應，應為原電池的負極，放電過程中，右槽是電源負極，電極反應式為V²⁺-e^-=V³⁺，V³⁺為綠色；
（2）充電時，左槽發(fā)生的反應為VO²⁺+H₂O-e^-=VO₂⁺+2H⁺當轉(zhuǎn)移電子為3.01×10²⁵個即為50 mol電子時，生成氫離子為50 mol．

解答： 解：（1）當左槽溶液逐漸由黃變藍，其電極反應式為VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O，說明此時為原電池，且為原電池的正極，放電過程中，右槽是電源負極，電極反應式為V²⁺-e^-=V³⁺，V³⁺為綠色，V²⁺為紫色，故可以看到右槽溶液顏色逐漸由紫色變?yōu)榫G色，
故答案為：VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O；B；綠；
（2）放電過程中，電極反應式為VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O，氫離子的作用是充電時，參與正極反應，通過交換膜定向移動使電流通過溶液，平衡兩槽內(nèi)溶液的電性；左槽發(fā)生的反應為VO²⁺+H₂O=VO₂⁺+2H⁺+e^-，當轉(zhuǎn)移電子為1.204×10²³個即為0.2 mol電子時，生成氫離子為0.2mol，氫離子變化0.2mol，
故答案為：參與正極反應；平衡兩槽內(nèi)溶液的電性；0.2mol．

點評：本題考查了化學反應方程式和反應前后物質(zhì)的量濃度的變化列方程求解起始反應物的濃度，并計算相應物質(zhì)的化學反應速率，關(guān)于電池，在原電池中負極失去電子，為還原劑發(fā)生氧化反應，正極得到電子，為氧化劑發(fā)生還原反應，在電解池中，與電源正極相連為陽極，發(fā)生氧化反應，失去電子，與電源負極相連的陰極，發(fā)生還原反應，得到電子．